[高三理化生]实验六.ppt

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1、实验六　验证机械能守恒定律知识要点归纳实验目的验证机械能守恒定律.实验原理通过实验,求做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量.若二者相等,说明机械能守恒,从而验证机械能守恒定律.实验器材打点计时器及电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、带有铁夹的铁架台、导线.过程分析导引实验步骤1.如图5－5－1所示装置,将纸带固定在重物上,让纸带穿过打点计时器.图5－5－12.用手提着纸带,让重物静止地靠近打点计时器的下方,然后接通电源,松开纸带,让重物自由落下,纸带上打下一系列小点.3.从打出的几条纸带中挑选第一、二点间的距离接近2mm且点迹清晰的纸带进行测量

2、,记下第一个点的位置O,并在纸带上从任意点开始依次选取几个点1、2、3、4…,并量出各点到O点的距离h1、h2、h3…,计算相应的重力势能减少量mghn.数据处理误差分析1.本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力(空气阻力、打点计时器阻力)做功,故动能的增加量ΔEk稍小于重力势能的减少量ΔEp,即ΔEk<ΔEp,这属于系统误差.改进的办法是调整器材的安装,尽可能地减小阻力.2.本实验的另一个误差来源于长度的测量,属偶然误差.减小误差的办法是测下落距离时都从0点量起,一次将各打点对应的下落高度测量完,或者多次测量取平均值来减小误差.实验结论在重力作用下,物体

3、的重力势能和动能可以互相转化,但总的机械能守恒.注意事项1.安装打点计时器时要竖直架稳,使其两限位孔在同一竖直平面内以减少摩擦阻力.2.重物应选用质量大、体积小、密度大的材料.3.应先接通电源,让打点计时器正常工作后,再松开纸带让重物下落.4.纸带长度应选用60cm左右为宜,应选用点迹清晰的纸带进行测量.实验典例探究题型1实验器材的选取及误差分析例1做“验证机械能守恒定律”实验,完成下列问题:(1)从下列器材中选出实验时所用的器材(填写编号)________.A.打点计时器(包括纸带)B.重锤C.天平D.毫米刻度尺E.秒表F.运动小车(2)打点计时器的安装要求__

4、______;开始打点计时的时候,应先________,然后________.(3)计算时对所选用的纸带要求是_______________________________.(4)实验中产生系统误差的主要原因是_____________________________,使重锤获得的动能往往________.为了减小误差,悬挂在纸带下的重锤应选择___________________________.(2)打点计时器安装时,两个限位孔在同一竖直线上,这样才能使重锤在自由落下时,受到的阻力较小,开始打点计时时,应先给打点计时器通电打点,然后再放下重锤,让它带着纸带一同

5、落下.(3)所选的纸带点迹清晰.(4)产生系统误差的主要原因是纸带通过打点计时器时存在摩擦力的作用,使得重锤获得的动能小于它所减少的重力势能,为减小误差,重锤应选密度大一些的.【答案】见解析题型2实验数据的处理例2某同学利用如图5－5－2所示的实验装置验证机械能守恒定律.该同学经正确操作得到打点纸带,在纸带后段每两个计时间隔取一个计数点,依次为1、2、3、4、5、6、7,测量各计数点到第一个点的距离h,并正确求出打相应点时的速度v.各计数点对应的数据见下表:图5－5－2计数点123h(m)0.1240.1940.279v(m/s)1.942.33v2(m2/s2)

6、3.765.43计数点4567h(m)0.3800.4970.6300.777v(m/s)2.733.133.50v2(m2/s2)7.459.8012.3请在图坐标中,描点作出v2－h图线;由图线可知,重锤下落的加速度g′＝________m/s2(保留三位有效数字);若当地的重力加速度g＝9.80m/s2,根据作出的图线,能粗略验证自由下落的重锤机械能守恒的依据是________.图5－5－3【解析】机械能守恒,则满足v2＝2gh则v2－h图线的斜率表示当地的重力加速度的2倍,所作的图线可求出斜率为19.5,故g′＝9.75m/s2,误差允许的范围内g′＝g,

7、故机械能守恒.【答案】如图5－5－4所示9.75(9.69～9.79均可)图线为通过坐标原点的一条直线,所求g′与g基本相等图5－5－4题型3创新实验例3(2011·高考海南单科卷)现要通过实验验证机械能守恒定律.实验装置如图5－5－5所示:水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨;导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为M,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连;遮光片两条长边与导轨垂直;图5－5－5导轨上的B点有一光电门,可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t.用d表示A点到导轨底端C点的距离,h表示A与C的高度差,b表示遮光片的宽度,s表示A、B

8、两点间的距